WO2015067235A2 - Device for monitoring wear on contact lines - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a device for measuring force and for monitoring wear on contact lines (3) by means of a force-measuring system, which device has the following features: two contact strips (1a, 1b), which, in the operating state, are oriented at a right angle to a contact line (3) to be monitored, and two connecting bars (2a, 2b), which, in the operating state, are oriented parallel to the contact line (3) to be monitored, wherein a rod-shaped force sensor (4a - 4d) is fastened to each end segment of the two connecting bars (2a, 2b) and each of said rod-shaped force sensors (4a - 4d) extends in an axial direction of the respective connecting bar (2a, 2b).
Description
Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen Device for monitoring wear on catenaries
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge, die einen Stromabnehmer mit einem Schleifleistenpaar aufweisen. The invention relates to a device for monitoring wear on catenaries for electrically operated rail vehicles, which have a pantograph with a Schleifleistenpaar.
Die Kraft, mit welcher ein Schleifleistenpaar eines Stromabnehmers gegen die Fahrleitung gepresst wird, beeinflusst sowohl den Verschleiß der Fahrleitung als auch den Verschleiß der Schleifleisten. Durch das Messen der Anpresskraft und speziell durch das Messen von kurzzeitigen Änderungen der Anpresskraft kann auf Beschädigungen an der Fahrleitung oder an den Schleifleisten geschlossen werden. The force with which a pair of contact strips of a current collector is pressed against the contact line influences both the wear of the contact line and the wear of the contact strips. By measuring the contact pressure and especially by measuring short-term changes in the contact pressure, damage to the overhead contact line or to the contact strips can be deduced.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zum Messen der Anpresskraft und zum Überwachen des Verschleißes bekannt. In dem Dokument DE 102 49 896 B4 werden diese Zusammenhänge erläutert. So wird darauf hingewiesen, dass der Einsatz von Kraftsensoren mit elektrischen Dehnungsmessstreifen (DMS) zu Problemen führen kann, da die Sensorik einem Hochspannungspotenzial zwischen 1 ,5 kV und 25 kV ausgesetzt ist und beispielsweise mittels einer Batterie gespeist wird. Beim Einsatz von zwei Motorrad batterien soll eine Betriebsdauer von ca. 24 Stunden erreichbar sein. Eine Energiegewinnung aus der Fahrleitung ist für diese elektrische Kraftmesstechnik sehr aufwändig und störanfällig. Daher wird in dem Dokument DE 102 49 896 B4 vorgeschlagen, Sensoren vom Typ Faser-Bragg- Gitter, im folgenden als FBG-Sensoren bezeichnet, einzusetzen, weil diese von elektrischen Hochspannungsfeldern nicht beeinflusst werden. Allerdings ist der Bau von FBG-Sensoren mit höherer Genauigkeit schwierig. Einerseits können die dünnen optischen Fasern mit den FBG-Sensoren leicht an Bauteilen appliziert werden, die zumindest teilweise mit den zu messenden Kräften belastet werden. Diese Verfahrensweise führt aber zu einer geringen Messgenauigkeit. Verformungskörper, die
speziell für herkömmliche DMS aus Metallfolie verwendet werden, können nur bedingt mit FBG-Sensoren bestückt werden, weil auf Grund der hohen Elastizität und der bei der Applikation einzuhaltenden großen Biegeradien der optischen Faser die Applikation von FBG-Sensoren wesentlich mehr Raum erfordert. Mit anderen Worten, die Applikationsstellen an den Verformungskörpern für FBG-Sensoren müssen im Vergleich zu Verformungskörpern für elektrische, d. h. metallische DMS, wesentlich großflächiger ausgebildet sein, was das Volumen des Verformungskörpers insgesamt vergrößert. Various devices for measuring the contact force and for monitoring the wear are known from the prior art. In the document DE 102 49 896 B4 these relationships are explained. Thus, it is pointed out that the use of force sensors with electrical strain gauges (DMS) can lead to problems because the sensor system is exposed to a high-voltage potential between 1.5 kV and 25 kV and is supplied, for example, by means of a battery. When using two motorcycle batteries an operating time of about 24 hours should be achievable. An energy from the overhead line is very complex and prone to failure for this electrical force measurement. It is therefore proposed in document DE 102 49 896 B4 to use sensors of the fiber Bragg grating type, referred to below as FBG sensors, because they are not influenced by high-voltage electric fields. However, the construction of FBG sensors with higher accuracy is difficult. On the one hand, the thin optical fibers with the FBG sensors can be easily applied to components that are at least partially loaded with the forces to be measured. However, this procedure leads to a low accuracy of measurement. Deformation body, the Especially for conventional strain gages made of metal foil, FBG sensors can only be fitted to a limited extent because the application of FBG sensors requires considerably more space due to the high elasticity and the large bending radii of the optical fiber to be observed during the application. In other words, the application sites on the deformation bodies for FBG sensors must be designed to be much larger compared to deformation bodies for electrical, ie metallic strain gauges, which increases the volume of the deformation body as a whole.
In dem vorgesehenem Einsatzgebiet gibt es die Anforderung, dass durch die eingesetzte Sensorik der Luftwiderstand am Stromabnehmer nicht mehr als 5 % ansteigen darf. Die aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen Messsysteme sind entweder relativ ungenau oder zu voluminös, d. h. sie haben in Fahrtrichtung einen zu hohen Luftwiderstand. Die Forderung nach einem möglichst geringen Luftwiderstand in Fahrtrichtung wird nicht zur Energieeinsparung erhoben. Die Stromabnehmer sind so konstruiert und justiert, dass sie auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten nicht zum Schwingen neigen. Mechanische Schwingungen können zu unkontrollierbaren, sich aufschaukelnden Resonanzeffekten führen, die den Stromabnehmer oder sogar die Fahrleitung beschädigen. Da die Nachrüstung von Sensorik auch Änderungen bezüglich des Strömungsverhaltens, d. h. des Luftwiderstands des Stromabnehmers bewirken, wird dieser Grenzwert von maximal 5% vorgeschrieben. In the intended area of application, there is the requirement that the sensors used may not increase the air resistance at the pantograph by more than 5%. The measuring systems known from the prior art are either relatively inaccurate or too voluminous, ie. H. they have in the direction of travel too high air resistance. The requirement for the lowest possible air resistance in the direction of travel is not charged for energy savings. The pantographs are designed and adjusted so that they do not tend to oscillate even at high speeds. Mechanical vibration can lead to uncontrollable, rocking resonance effects that damage the pantograph or even the catenary. As the retrofitting of sensors also changes with respect to the flow behavior, d. H. the drag of the pantograph, this limit shall not exceed 5%.
Eine weitere, prinzipielle Forderung für diese Kraftmesssysteme sind möglichst geringe Herstellungskosten und eine hohe mechanische Robustheit. Wenn z. B. die Fahrleitungen vereist sind, dürfen die Verformungskörper oder die daran applizierten Sensoren nicht beschädigt werden. Um diese Forderung zu erfüllen, ist aus dem Stand der Kraftmess- und Wägetechnik bekannt, Überlastsicherungen in Form von mechanischen Anschlägen vorzusehen. Derartige Überlastsicherungen sind jedoch voluminös und vergrößern somit zusätzlich den Luftwiderstand, wenn sie nicht in bestehende Konstruktionselemente des Stromabnehmers aerodynamisch integriert sind. Eine derartige aerodynamische Integration verlangt jedoch immer eine Spezial- konstruktion und ist daher teuer.
Somit sind die Forderungen nach hoher Messgenauigkeit, geringen Herstellungskosten und gleichzeitig hoher mechanischer Robustheit und geringem aerodynamischen Widerstand schwer erfüllbar. Another basic requirement for these force measuring systems is the lowest possible manufacturing costs and a high degree of mechanical robustness. If z. B. the catenaries are iced, the deformation body or the sensors applied thereto must not be damaged. To meet this requirement, it is known from the state of force measuring and weighing technology to provide overload protection in the form of mechanical attacks. However, such overload protection devices are voluminous and thus additionally increase the air resistance, if they are not aerodynamically integrated into existing design elements of the current collector. However, such aerodynamic integration always requires a special construction and is therefore expensive. Thus, the demands for high measurement accuracy, low production costs and at the same time high mechanical robustness and low aerodynamic resistance are difficult to fulfill.
Insofern besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Kraftmesssystems zur Bestimmung der Anpresskraft zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung während der Fahrt, um dadurch den Verschleiß oder Beschädigungen der Fahrleitung ermitteln zu können. Das Kraftmesssystem muss eine hohe mechanische Robustheit gegen Überlast, wie sie bei Vereisung der Fahrleitung auftritt, aufweisen. Die Baugröße und besonders der aerodynamische Widerstand in Fahrtrichtung sollen gering sein. In this respect, the object of the invention in the provision of a force measuring system for determining the contact pressure between pantograph and catenary while driving to thereby be able to determine the wear or damage to the catenary can. The force measuring system must have a high degree of mechanical robustness against overload, as occurs in the event of icing of the contact line. The size and especially the aerodynamic resistance in the direction of travel should be low.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen mittels eines Kraftmesssystems nach Anspruch 1 gelöst. This object is achieved with a device for monitoring wear on catenaries by means of a force measuring system according to claim 1.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie einen besonders geringen Luftwiderstand in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs aufweist und relativ unempfindlich gegen stoßförmige Überlastungen ist. Besonders im Fall der Fahrleitungsvereisung erweist sich der verwendete Verformungskörper als sehr robust. Die erreichte Messgenauigkeit ist deutlich höher als bei Konstruktionen, bei denen lediglich Dehnungssensoren auf bereits vorhandene Bauteile appliziert sind, wodurch die tatsächlich wirkenden Kräfte nur relativ ungenau erfasst werden können. This device has the advantage that it has a particularly low air resistance in the direction of travel of the rail vehicle and is relatively insensitive to shock-shaped overloads. Especially in the case of catenary icing, the deformation element used proves to be very robust. The measurement accuracy achieved is significantly higher than in constructions in which only strain sensors are applied to existing components, whereby the actually acting forces can be detected only relatively inaccurate.
Nach Anspruch 2 ist zwischen den Schleifleisten und den stabförmigen Kraftaufnehmern je ein plattenförmiges Federelement angeordnet. Diese Weiterbildung der Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie relativ große stoßförmige Belastungen aufnehmen kann, ohne dass der Kraftaufnehmer durch Überlastung beschädigt wird. According to claim 2, a plate-shaped spring element is disposed between the abrasive strips and the rod-shaped force transducers. This development of the device has the advantage that it can accommodate relatively large impact loads without the load cell is damaged by overloading.
Nach Anspruch 3 ist zwischen den Verbindungsholmen und den stabförmigen Kraftaufnehmern je ein plattenförmiges Federelement angeordnet ist. Es handelt sich hierbei um eine Alternative zu der Vorrichtung nach Anspruch 2.
Nach Anspruch 4 ist sowohl zwischen den Schleifleisten und den stabförmigen Kraftaufnehmern als auch zwischen den Verbindungsholmen und den stabförmigen Kraftaufnehmern je ein platte nförmiges Federelement angeordnet. Diese Weiterbildung der Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie noch unempfindlicher auch gegen relativ große stoßförmige Belastungen ist. According to claim 3, a plate-shaped spring element is arranged between the connecting beams and the rod-shaped force sensors. This is an alternative to the device according to claim 2. According to claim 4 is arranged between the grinding strips and the rod-shaped force transducers as well as between the connecting bars and the rod-shaped force sensors depending on a plate nförmiges spring element. This development of the device has the advantage that it is even less sensitive to relatively large impact loads.
Die Ausführungsform nach Anspruch 4 kann als die beste Ausführungsform bezeichnet werden. The embodiment according to claim 4 may be referred to as the best embodiment.
Nach Anspruch 5 weisen die Kraftaufnehmer Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBG- Sensoren) auf, die unempfindlich gegen elektromagnetische Felder sind. Da sich bewegende elektromagnetische Felder Spannungen in der Messelektronik induzieren können, würden diese die Messgenauigkeit beeinflussen. Das wird durch die Anwendung von FBG-Sensoren verhindert, weil optische Signale durch elektromagnetische Felder nicht beeinflusst werden. Obwohl dieser Verformungskörper auf Grund der vorstehend beschriebenen Zusammenhänge etwas voluminöser ist als ein Verformungskörper mit Metallfolien-DMS, bewirken die Stabform des Verformungskörpers in Verbindung mit dem Einbau in Fahrtrichtung ein optimales Messsystem. According to claim 5, the force transducer fiber Bragg grating sensors (FBG sensors), which are insensitive to electromagnetic fields. Since moving electromagnetic fields can induce voltages in the measuring electronics, these would influence the measuring accuracy. This is prevented by the use of FBG sensors, because optical signals are not affected by electromagnetic fields. Although this deformation body is somewhat bulkier due to the above-described relationships than a deformation body with metal foil DMS, the rod shape of the deformation body in conjunction with the installation in the direction of travel cause an optimal measuring system.
Nach Anspruch 6 ist um den Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen stabförmigen Kraftaufnehmer und dem jeweiligen Verbindungsholm eine aus Stahl oder Aluminium gefertigte, einseitig am Verbindungsholm befestigte starre Schutzhülse angeordnet. Die Seite der Schutzhülse, welche nicht befestigt ist, kann zur Vermeidung von Verschmutzung eine Abdichtung aus Kunststoff enthalten. Diese Schutzhülse bietet neben dem mechanischen Schutz auch einen Teilschutz gegen elektromagnetische Felder. According to claim 6, a made of steel or aluminum, fixed on one side to the connecting spar rigid protective sleeve is arranged around the region of the connection between the respective rod-shaped force transducer and the respective connecting spar. The side of the protective sleeve, which is not attached, may contain a plastic seal to prevent contamination. In addition to mechanical protection, this protective sleeve also offers partial protection against electromagnetic fields.
Nach Anspruch 7 ist der Durchmesser der starren Schutzhülse so gewählt, dass deren Innenfläche als Überlastanschlag wirkt. Dadurch wird der mechanische Schutz des Verformungskörpers gegen Überlastung noch weiter verbessert. According to claim 7, the diameter of the rigid protective sleeve is chosen so that the inner surface acts as an overload stop. As a result, the mechanical protection of the deformation body against overload is further improved.
Nach Anspruch 8 ist um den Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen stabförmigen Kraftaufnehmer und dem jeweiligen Verbindungsholm ein aus Edelstahl ge-
fertigter Faltenbalg angeordnet, der an beiden Enden einen Abschnitt zum hermetischen Abdichten aufweist. Diese Weiterbildung der Vorrichtung ist dann zu bevorzugen, wenn ein guter Schutz vor Korrosion und Verschmutzung angestrebt wird. According to claim 8, around the region of the connection between the respective rod-shaped force transducer and the respective connecting beam, a stainless steel finished bellows having a hermetic sealing portion at both ends. This development of the device is to be preferred when good protection against corrosion and contamination is sought.
Der Aufbau, die Funktion und die weiteren Vorteile der Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen mittels eines Kraftmesssystems werden nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit schematischen Zeichnungen näher erläutert. The structure, the function and the other advantages of the device for monitoring wear on catenaries by means of a force measuring system will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments in conjunction with schematic drawings.
Beschreibung der Zeichnungen: Description of the drawings:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer ersten Fig. 1 shows a perspective schematic representation of a first
Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen. Embodiment of a device for monitoring wear on catenaries.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer zweiten Fig. 2 shows a perspective schematic representation of a second
Ausführungsform der Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen. Embodiment of the device for monitoring wear on catenaries.
Fig. 3a zeigt einen mit einer Schutzhülse versehenen Abschnitt der Ausführungsform nach Fig. 2 vergrößert dargestellt. Fig. 3a shows a provided with a protective sleeve portion of the embodiment of FIG. 2 is shown enlarged.
Fig. 3b zeigt einen mit einem Faltenbalg versehenen Abschnitt der Ausführungsform nach Fig. 2 vergrößert dargestellt. FIG. 3 b shows an enlarged portion of a bellows-type portion of the embodiment of FIG. 2.
Fig. 4 zeigt einen Doppel-Stromabnehmer aus dem Stand der Technik. Fig. 4 shows a double current collector of the prior art.
Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der Doppel-Stromabnehmer nach dem Stand der Technik zwei Schleifleisten (1a, 1 b) und zwei mit diesen verbundene Verbindungsholme (2a, 2b) auf, wobei im Betriebszustand die Schleifleisten (1a, 1 b) rechtwinklig zur Fahrleitung (3) und die Verbindungsholme (2a, 2b) parallel zu diesem ausgerichtet sind. Mittels Andrückgestängen, die mit den Verbindungsholmen (2a, 2b) gekoppelt, aber nicht gezeigt sind, werden die Schleifleisten (1a, 1 b) an die Fahrleitung (3) gedrückt.
Die Pfeilspitzen der 4 aufwärts gerichteten Kraftpfeile zeigen auf die Koppelpunkte der nicht dargestellten Andrückgestänge. As shown in Fig. 4, the prior art twin current collector has two contact strips (1a, 1b) and two connecting bars (2a, 2b) connected thereto, wherein in the operating state the contact strips (1a, 1b) are rectangular to the contact line (3) and the connecting spars (2a, 2b) are aligned parallel to this. By means of Andrückgestängen coupled to the connecting spars (2 a, 2 b), but not shown, the abrasive strips (1 a, 1 b) are pressed against the catenary (3). The arrowheads of the 4 upward force arrows point to the crosspoints of the Andrückgestänge not shown.
Wie Fig. 1 zeigt, ist bei einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen an jedem Endabschnitt der beiden Verbindungsholme (2a, 2b) je ein sich parallel zur Fahrleitung (3), d. h. in Fahrtrichtung, erstreckender stabförmiger Kraftaufnehmer (4a - 4d) angeordnet. Dadurch bewirken während der Fahrt im Wesentlichen lediglich die relativ kleinen Stirnflächen der stab- förmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d), aber nicht deren wesentlich größere Seitenflächen den aerodynamischen Fahrtwiderstand. Die stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) sind über plattenförmige Federelemente (5a1 - 5d1 ) mit den beiden Schleifleisten (1a, 1 b) und über plattenförmige Federelemente (5a2 - 5d2) mit den beiden Verbindungsholmen (2a, 2b) verbunden. Auch diese plattenförmigen Federelemente (5a2 - 5d2) sind so ausgerichtet, dass lediglich ihre relativ kleinen Stirnflächen in Fahrtrichtung zeigen und somit nur einen geringen Strömungswiderstand erzeugen. As shown in FIG. 1, in a first embodiment of a device for monitoring wear on catenaries at each end portion of the two connecting spars (2 a, 2 b) one parallel to the catenary (3), d. H. in the direction of travel, extending rod-shaped force transducer (4a - 4d). As a result, essentially only the relatively small end faces of the rod-shaped force transducers (4a-4d), but not their substantially larger side surfaces, effect the aerodynamic driving resistance during travel. The rod-shaped force sensors (4a-4d) are connected via plate-shaped spring elements (5a1 - 5d1) to the two grinding strips (1a, 1b) and via plate-shaped spring elements (5a2 - 5d2) to the two connecting bars (2a, 2b). These plate-shaped spring elements (5a2 - 5d2) are aligned so that only show their relatively small end faces in the direction of travel and thus produce only a low flow resistance.
Die plattenförmigen Federelemente (5a1 - 5d1 ) und (5a2 - 5d2) nehmen speziell seitliche Stoßbelastungen auf und verhindern somit, dass diese direkt auf die stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) übertragen werden. Solche z.B. durch Fahrleitungsvereisungen oder größere Fahrleitungsschäden auftretenden Stoßbelastungen könnten ohne Vorhandensein dieser Federelemente die stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) überlasten und dadurch beschädigen. The plate-shaped spring elements (5a1 - 5d1) and (5a2 - 5d2) take on particular lateral impact loads and thus prevent that they are transmitted directly to the rod-shaped force transducer (4a - 4d). Such e.g. Shock loads occurring due to catenary icing or major catenary damage could overload the rod-shaped force transducers (4a-4d) without the presence of these spring elements, thereby damaging them.
Mit diesem Kraftmesssystem kann nach signaltechnischer Verbindung mit einer passenden Auswerteelektronik die elektrische oder optische Messsignale verarbeitet, die von den Schleifleisten (1a, 1b) auf die Fahrleitung (3) aufgebrachte Kraft gemessen werden, wobei das Messen sowohl im Stillstand des Fahrzeugs als auch während der Fahrt möglich ist. With this force measuring system, the electrical or optical measuring signals can be processed after signaling connection with a suitable evaluation electronics, which are measured by the grinding bars (1a, 1b) on the contact line (3) applied force, wherein the measuring both at standstill of the vehicle and during the Ride is possible.
Wie Fig. 2 und Fig. 3a zeigen, ist um den Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d), dem jeweiligen plattenförmigen Federelement (5a1 - 5d1 , 5a2 - 5d2) und dem jeweiligen Verbindungsholm (2a, 2b) eine aus Stahl oder Aluminium gefertigte, einseitig am Verbindungsholm (2a, 2b) be-
festigte starre Schutzhülse (6a - 6d) angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser der starren Schutzhülse (6a - 6d) so gewählt, dass deren Innenfläche als Überlastanschlag wirkt, falls eine Belastung auftritt, die eine unzulässig große Auslenkung und somit eine Beschädigung des Kraftaufnehmers (4a - 4d) bewirken würde. Um den Innenraum der starren Schutzhülse (6a - 6d) vor Verschmutzung zu sichern, ist die nicht befestigte Seite der Schutzhülse mit einer nicht dargestellten weichelastischen Abdichtung versehen. Die weichelastische Abdichtung kann z. B. Silikongummi sein. As shown in FIGS. 2 and 3 a, around the region of the connection between the respective rod-shaped force transducer (4 a - 4 d), the respective plate-shaped spring element (5 a - 5 d 1, 5 a 2 - 5 d 2) and the respective connecting beam (2 a, 2 b) a made of steel or aluminum, on one side on the connecting spar (2a, 2b) fixed rigid protective sleeve (6a - 6d) arranged. Advantageously, the diameter of the rigid protective sleeve (6a-6d) is chosen so that its inner surface acts as an overload stop, if a load occurs, which would cause an unacceptably large deflection and thus damage to the force transducer (4a - 4d). In order to secure the interior of the rigid protective sleeve (6a - 6d) from contamination, the non-attached side of the protective sleeve is provided with a soft elastic seal, not shown. The soft elastic seal can z. B. silicone rubber.
Wie Fig. 3b zeigt, ist um den Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen stab- förmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d), dem jeweiligen plattenförmigen Federelement (5a1 - 5d1 , 5a2 - 5d2) und dem jeweiligen Verbindungsholm (2a, 2b) ein aus Edelstahl gefertigter Faltenbalg (7a - 7d) angeordnet, der an beiden Enden einen Abschnitt zum hermetischen Abdichten aufweist. Diese Ausführungsform ist vorzugsweise einsetzbar, wenn eine besonders gute Kapslung des Kraftaufnehmers gefordert wird. As shown in FIG. 3b, a region of the connection between the respective rod-shaped force transducer (4a-4d), the respective plate-shaped spring element (5a1-5d1, 5a2-5d2) and the respective connecting beam (2a, 2b) is made of stainless steel fabricated bellows (7a - 7d) having a hermetic sealing portion at both ends. This embodiment can preferably be used if a particularly good encapsulation of the force transducer is required.
Die Zeichnungen zeigen nur einige bevorzugte Ausführungsformen. Alle gleichwertigen Variationen und Änderungen, die entsprechend den beigefügten Ansprüchen vorgenommen werden, sind durch diese Ansprüche abgedeckt.
The drawings show only a few preferred embodiments. All equivalent variations and changes made in accordance with the appended claims are covered by these claims.
Claims
1. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen (3) mittels eines Kraft- messsystems, welches folgende Merkmale aufweist: 1. Device for monitoring wear on catenaries (3) by means of a force measuring system, which has the following features:
- zwei Schleifleisten (1a, 1b), die im Betriebszustand rechtwinklig zu der zu überwachenden Fahrleitung (3) ausgerichtet sind, two grinding strips (1a, 1b), which in the operating state are aligned at right angles to the contact line (3) to be monitored,
- zwei, einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweisende Verbindungsholme (2a, 2b), die im Betriebszustand parallel zu der Fahrleitung (3) ausgerichtet und aufwärts gedrückt werden, sodass die zwei Schleifleisten (1a, 1 b) mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Fahrleitung (3) gedrückt werden, wobei - Two, a first and a second end portion having connecting spars (2 a, 2 b), which are aligned in the operating state parallel to the catenary (3) and pressed upwards, so that the two abrasive strips (1 a, 1 b) with a predetermined force against the catenary (3) are pressed, where
- an jedem Endabschnitt der beiden Verbindungsholme (2a, 2b) je ein stabförmiger, einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweisenden Kraftaufnehmer (4a - 4d) angeordnet ist, an dem Dehnungssensoren angeordnet sind, und - At each end portion of the two connecting beams (2 a, 2 b) each have a rod-shaped, a first and a second end portion having force transducer (4 a - 4 d) is arranged, are arranged on the strain sensors, and
- die ersten Endabschnitte der Kraftaufnehmer (4a, 4b) mit der Schleifleiste (1 b) verbunden sind, - The first end portions of the force transducer (4a, 4b) are connected to the sliding strip (1 b),
- die ersten Endabschnitte der Kraftaufnehmer (4c, 4d) mit der Schleifleiste (1a) verbunden sind und - The first end portions of the force transducer (4 c, 4 d) are connected to the sliding strip (1 a) and
- der zweite Endabschnitt des Kraftaufnehmers (4a) mit dem ersten Endabschnitt des Verbindungsholms (2a) verbunden ist, - The second end portion of the force transducer (4a) is connected to the first end portion of the connecting spar (2a),
- der zweite Endabschnitt des Kraftaufnehmers (4b) mit dem ersten Endabschnitt des Verbindungsholms (2b) verbunden ist, - The second end portion of the force transducer (4b) is connected to the first end portion of the connecting spar (2b),
- der zweite Endabschnitt des Kraftaufnehmers (4c) mit dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsholms (2b) verbunden ist und - The second end portion of the force transducer (4c) is connected to the second end portion of the connecting beam (2b) and
- der zweite Endabschnitt des Kraftaufnehmers (4d) mit dem zweiten Endabschnitt des Verbindungsholms (2a) verbunden ist, wobei - The second end portion of the force transducer (4d) is connected to the second end portion of the connecting spar (2a), wherein
- sich die Längsachse der Kraftaufnehmer (4a, 4d) in Richtung der Längsachse des Verbindungsholms (2a) und die Längsachse der Kraftaufnehmer (4b, 4c) in Richtung der Längsachse des Verbindungsholms (2b) erstrecken.
- The longitudinal axis of the force transducer (4a, 4d) in the direction of the longitudinal axis of the connecting spar (2a) and the longitudinal axis of the force transducer (4b, 4c) in the direction of the longitudinal axis of the connecting spar (2b) extend.
2. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 1 , wobei zwischen den Schleifleisten (1a, 1b) und den stabförmigen Kraftaufnehmern (4a - 4d) je ein plattenförmiges Federelement (5a1 - 5d1 ) angeordnet ist. 2. Device for monitoring wear on catenaries according to claim 1, wherein between the abrasive strips (1 a, 1 b) and the rod-shaped force transducers (4 a - 4 d) each a plate-shaped spring element (5 a1 - 5 d 1) is arranged.
3. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 1 , wobei zwischen den Endabschnitten der Verbindungsholme (2a, 2b) und den Endabschnitten der stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) je ein plattenförmiges Federelement (5a2 - 5d2) angeordnet ist. 3. A device for monitoring wear on catenaries according to claim 1, wherein between the end portions of the connecting spars (2a, 2b) and the end portions of the rod-shaped force transducer (4a - 4d) each a plate-shaped spring element (5a2 - 5d2) is arranged.
4. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 1 , wobei zwischen den Schleifleisten (1a, 1b) und den Endabschnitten der stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) je ein plattenförmiges Federelement (5a1 - 5d1) und zwischen den Verbindungsholmen (2a, 2b) und den Endabschnitten der stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) je ein plattenförmiges Federelement (5a2 - 5d2) angeordnet ist. 4. A device for monitoring wear on catenaries according to claim 1, wherein between the abrasive strips (1 a, 1 b) and the end portions of the rod-shaped force transducer (4 a - 4 d) each have a plate-shaped spring element (5 a1 - 5 d 1) and between the connecting bars (2 a, 2 b) and the end portions of the rod-shaped force transducer (4a - 4d) each a plate-shaped spring element (5a2 - 5d2) is arranged.
5. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 1 , wobei die stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) FBG-Sensoren aufweisen. 5. A device for monitoring wear on catenaries according to claim 1, wherein the rod-shaped force transducer (4a - 4d) have FBG sensors.
6. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 1 , wobei um den Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) und dem jeweiligen Verbindungsholm (2a, 2b) eine aus Stahl oder Aluminium gefertigte, einseitig am Verbindungsholm (2a, 2b) befestigte starre 6. A device for monitoring wear on catenaries according to claim 1, wherein about the region of the connection between the respective rod-shaped force transducer (4a - 4d) and the respective connecting spar (2a, 2b) made of steel or aluminum, on one side of the connecting spar (2a, 2b ) fixed rigid
Schutzhülse (6a - 6d) angeordnet ist. Protective sleeve (6a - 6d) is arranged.
7. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 6, wobei der Durchmesser der starren Schutzhülse (6a - 6d) so gewählt ist, dass deren Innenfläche als Überlastanschlag wirkt. 7. A device for monitoring wear on overhead lines according to claim 6, wherein the diameter of the rigid protective sleeve (6a - 6d) is selected so that the inner surface acts as an overload stop.
8. Vorrichtung zur Verschleißüberwachung an Fahrleitungen nach Anspruch 1 , wobei um den Bereich der Verbindung zwischen dem jeweiligen stabförmigen Kraftaufnehmer (4a - 4d) und dem jeweiligen Verbindungsholm (2a, 2b) ein aus Edelstahl gefertigter Faltenbalg (7a - 7d) angeordnet ist, der an beiden Enden einen Abschnitt zum hermetischen Abdichten aufweist.
8. A device for monitoring wear on catenaries according to claim 1, wherein about the region of the connection between the respective rod-shaped force transducer (4a - 4d) and the respective connecting spar (2a, 2b) made of stainless steel bellows (7a - 7d) is arranged, the has a hermetic sealing portion at both ends.
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